A água é conhecida como solvente universal porque uma grande quantidade de substâncias se dissolve nela. Porém, isso não acontece com todas as substâncias, como mostra o caso do óleo.
Como a grande maioria sabe, ao colocarmos óleo na água, eles não se misturam. Formam-se duas fases, sendo que o óleo fica na parte de cima, por ser menos denso que a água. Por isso, o óleo é chamado de hidrofóbico, que vem de hidro, que significa “água”, e fóbico, “fobia” ou “aversão”.
Esse termo passa a ideia de que as moléculas de água e de óleo se repelem mutuamente. Mas, na verdade, não é bem assim, porque as moléculas de óleo se atraem mais com as de água do que com as suas próprias moléculas. Isso pode ser visto se compararmos o formato de uma gota de óleo na água e uma gota de óleo em contato com o ar.
Em contato com o ar, as moléculas de óleo tendem a ficar num formato esférico, pois terão uma menor área de superfície, ou seja, um menor número de moléculas de óleo em contato com o ar. Já na água, a gota de óleo se espalha sobre toda a superfície, aumentando a superfície de contato com a água. Então, apenas dizer que o óleo tem aversão à água não explica o real motivo deles não se misturarem.
Mistura heterogênea de água e óleo em copo.
Autor da imagem: Victor Blacus
Além disso, geralmente esse fenômeno é explicado dizendo-se que a água é polar e o óleo é apolar, dessa forma, por apresentarem essa diferença de polaridade, eles não se misturam. Entretanto, ainda que substâncias apolares se dissolvam melhor em substâncias apolares e muitas substâncias polares se dissolvam melhor em solventes polares, isso não é uma regra geral. Existem também solutos apolares que se dissolvem bem em solventes polares e vice-versa.
Desse modo, para entendermos o que impede a mistura dessas substâncias, precisamos analisar a intensidade das interações entre as moléculas de óleo, as interações entre as moléculas de água e as interações formadas entre as moléculas de óleo e de água.
A atração entre as moléculas de água é feita por meio de ligações de hidrogênio, que é o tipo mais intenso de força intermolecular. Portanto, apesar de as moléculas de óleo serem atraídas pelas moléculas de água, essa força de atração é menor. Assim, as moléculas de água se atraem e se agrupam com mais força e as moléculas de óleo não conseguem ficar entre duas moléculas de água vizinhas.
Existe ainda outra explicação para esse fato, baseada na segunda lei da termodinâmica, que diz que os fenômenos naturais espontâneos tendem a atingir o estado estatisticamente mais provável, que é o estado de entropia máxima. Assim, a entropia da mistura água e óleo não é a máxima, ela diminui em vez de aumentar.A desordem desse sistema prevalece por ser maior do que a desordem do sistema água e óleo misturado.
Para entender essa última explicação, pense, por exemplo, no caso de abrirmos um frasco de perfume. O estado de entropia máximo é atingido quando o perfume evapora, um fenômeno natural espontâneo, sendo que o contrário não é. Portanto, a mistura de água e óleo seria tão improvável como, espontaneamente, o perfume difundido no ar condensar-se e voltar ao interior do frasco.